JP2010506557A - Power supply unit with integrated control module - Google Patents

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Abstract

【課題】 コンパクトな構造を有し、かつ機械的応力にも耐性を有する動力供給装置を提供する。
【解決手段】 この動力供給装置は、ハウジング（２）を備えており、このハウジング（２）内には、第１の軸受（６）および第２の軸受（７）を介して、それぞれハウジングに連結されている第１の端部（５．１）および第２の端部（５．２）を有するシャフト（５）に固定されたロータ（４）を囲んでいるステータ（３）が取り付けられており、第２の端部は、第２の軸受を越えて、ハウジングの外側に突き出ており、電子制御モジュール（８）が、ロータと第２の軸受との間に延在しているシャフト部分（５．３）と対向するハウジング内領域にマウントされている。
【選択図】図１PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power supply device having a compact structure and resistant to mechanical stress.
The power supply device includes a housing (2), and the housing (2) includes a first bearing (6) and a second bearing (7). A stator (3) is mounted surrounding a rotor (4) fixed to a shaft (5) having a first end (5.1) and a second end (5.2) connected to each other. The second end extends beyond the second bearing and protrudes outside the housing and the electronic control module (8) extends between the rotor and the second bearing. It is mounted in the area in the housing opposite to the part (5.3).
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、例えばアクチュエータを作動させるために用いることができる電気的な動力供給装置に関する。   The present invention relates to an electrical power supply apparatus that can be used, for example, to operate an actuator.

上記のような動力供給装置は、一般に、ハウジングを有する電動モータを備えており、ハウジング内には、ステータが、出力シャフトに固定されたロータを囲むように取り付けられており、出力シャフトは、ロータの両端に１つずつ配置された２つの玉軸受を介して、回転可能にハウジング内に取付けられている。出力シャフトは、アクチュエータを動かす部材と協働するために、ハウジングから突き出た突出端部を有する。また一般に、出力シャフトの角度位置を検出して、この検出された角度位置に応じて、電動モータを制御するための制御モジュールが、突出端部に対向するハウジング外領域に取付けられている。   The power supply apparatus as described above generally includes an electric motor having a housing, and a stator is attached to the housing so as to surround a rotor fixed to the output shaft. It is rotatably mounted in the housing via two ball bearings arranged one at each end of the housing. The output shaft has a protruding end protruding from the housing for cooperating with a member that moves the actuator. Further, generally, a control module for detecting the angular position of the output shaft and controlling the electric motor in accordance with the detected angular position is attached to a region outside the housing facing the protruding end.

突出端部の側で、玉軸受の先に伸びている出力シャフトの部分は、比較的長い。したがって、出力シャフトの突出端部が、アクチュエータの歯車と噛み合うピニオンを取り付けられている場合のように、横方向力を受けるときには、玉軸受の先に伸びている出力シャフト部分は、対応する大きな撓みに対する耐性を備えていなければならない。第３の玉軸受を介して、出力シャフトの突出端部の回転を確実に案内するための考察がなされている。しかし、このようなアセンブリは、特に機械加工精度において、その実現性に問題がある。またこのアセンブリは、超静圧的であり、電動モータの効率を低下させ、また、玉軸受の摩耗を早める。   On the protruding end side, the portion of the output shaft that extends beyond the ball bearing is relatively long. Therefore, when receiving a lateral force, such as when the protruding end of the output shaft is fitted with a pinion that meshes with the gear of the actuator, the portion of the output shaft that extends beyond the ball bearing has a corresponding large deflection. Must be resistant to Consideration has been made to reliably guide the rotation of the projecting end portion of the output shaft via the third ball bearing. However, such assemblies have problems with their feasibility, particularly in machining accuracy. This assembly is also superhydrostatic, which reduces the efficiency of the electric motor and accelerates wear on the ball bearings.

さらに、このような動力供給装置は、大きな体積を有する。   Furthermore, such a power supply device has a large volume.

本発明は、コンパクトな構造を有し、かつ機械的応力にも耐性を有する動力供給装置を提供することを１つの目的とするものである。   An object of the present invention is to provide a power supply device having a compact structure and having resistance to mechanical stress.

この目的を達成するために、本発明は、ハウジングを備えている動力供給装置であって、ハウジング内には、第１の軸受および第２の軸受だけを介して、それぞれハウジングに連結されている第１の端部および第２の端部を有するシャフトに固定されたロータを囲むステータが取り付けられており、第２の端部は、第２の軸受を越えて、ハウジングの外側に突き出ており、電子制御モジュールが、ロータと第２の軸受との間に延在しているシャフト部分と対向するハウジング内の領域にマウントされている動力供給装置を提供するものである。   In order to achieve this object, the present invention is a power supply device including a housing, and the housing is connected to the housing via only the first bearing and the second bearing, respectively. A stator is mounted surrounding a rotor fixed to a shaft having a first end and a second end, the second end protruding beyond the housing beyond the second bearing. The electronic control module provides a power supply device mounted in a region within the housing opposite the shaft portion extending between the rotor and the second bearing.

したがって、２つの軸受は、互いに最大限に離れており、シャフトの回転を確実に最適に案内する。また、第２の軸受は、アクチュエータと協働するように設計された端部に、可能な限り近接している。その結果、この端部は、応力に対する耐性を制限し得る不安定な構造を有していない。   Thus, the two bearings are maximally separated from each other and reliably and optimally guide the rotation of the shaft. The second bearing is also as close as possible to the end designed to cooperate with the actuator. As a result, this end does not have an unstable structure that can limit its resistance to stress.

第２の端部は、電子制御モジュールがマウントされている壁の外面から突き出ている。この壁は、熱伝導材料で作られていることが好ましい。   The second end protrudes from the outer surface of the wall where the electronic control module is mounted. This wall is preferably made of a thermally conductive material.

電子制御モジュールをこのような構成とすることによって、アクチュエータは、電子制御モジュールの作動によって生じる熱を消散させるための質量を構成することができる。   With this configuration of the electronic control module, the actuator can configure a mass for dissipating heat generated by the operation of the electronic control module.

本発明の非限定的な特定の実施形態に関する以下の説明を読むことによって、本発明の他の特性および利点が明白になると思う。   Other characteristics and advantages of the present invention will become apparent upon reading the following description of specific, non-limiting embodiments of the present invention.

本発明による動力供給装置の縦断面略図である。1 is a schematic longitudinal sectional view of a power supply device according to the present invention.

本発明の動力供給装置は、アクチュエータを動かす部品を、そのタイプにかかわらず、回転駆動するように設計されている。   The power supply device of the present invention is designed to rotationally drive a component that moves an actuator regardless of its type.

図１において、符号１で示されている動力供給装置は、第１および第２のハウジング部分２．１および２．２から成るハウジング２と、第１のハウジング部分２．１に取り付けられており、かつシャフト５に固定されたロータ４を囲んでいるステータ３とを備えている。   In FIG. 1, the power supply device denoted by reference numeral 1 is attached to a housing 2 consisting of first and second housing parts 2.1 and 2.2 and to the first housing part 2.1. And a stator 3 surrounding the rotor 4 fixed to the shaft 5.

第１と第２のハウジング部分２．１と２．２は、公知のやり方で互いに連結されている。具体的には、例えばねじまたはボルトなどを介する分解可能な連結部を備えていることが好ましい。第２のハウジング部分２．２は、二点鎖線によって概略的に示されているアクチュエータ１００に当接する当接面１１を有しており、かつアクチュエータ本体への取り付け手段（図示せず）を設けられている壁１０を備えている。この取り付けは、例えば螺合またはボルト締めによって行われる。   The first and second housing parts 2.1 and 2.2 are connected to one another in a known manner. Specifically, for example, it is preferable to include a disassembling connecting portion via a screw or a bolt. The second housing part 2.2 has an abutment surface 11 which abuts on the actuator 100 schematically indicated by a two-dot chain line, and is provided with attachment means (not shown) to the actuator body. Wall 10 is provided. This attachment is performed, for example, by screwing or bolting.

ステータ３およびロータ４、およびハウジング２内へのそれらの取り付け方法は公知である。ステータ３には、交流電流が供給される。ステータ−ロータ・アセンブリは、ブラシレスタイプの電動モータと同様に作動する。   The stator 3 and the rotor 4 and their mounting method in the housing 2 are known. An alternating current is supplied to the stator 3. The stator-rotor assembly operates in the same manner as a brushless type electric motor.

シャフト５は、軸受６を介して第１のハウジング部分２．１に連結された第１の端部５．１、および軸受７を介して第２のハウジング部分２．２に連結された第２の端部５．２を有する。軸受６および７は、図１においては玉軸受であるが、ころ軸受、針状ころ軸受または面軸受であってもよい。   The shaft 5 has a first end 5.1 connected to the first housing part 2.1 via a bearing 6 and a second end connected to the second housing part 2.2 via a bearing 7. End 5.2. The bearings 6 and 7 are ball bearings in FIG. 1, but may be roller bearings, needle roller bearings or surface bearings.

シャフト５の第２の端部５．２は、当接面１１から、ハウジング２の外側に突き出ており、かつアクチュエータ１００を動かす部品にトルクを伝達する手段を備えている。これらの手段には、歯、溝、突起、歯車、駆動される部品にベルト結合されるプーリなどが含まれる。   The second end portion 5.2 of the shaft 5 protrudes from the abutment surface 11 to the outside of the housing 2 and includes means for transmitting torque to a part that moves the actuator 100. These means include teeth, grooves, protrusions, gears, pulleys belted to the driven components, and the like.

さらに動力供給装置１は、ロータ４と軸受７との間に延在しているシャフト部分５．３と対向するハウジング２内領域にマウントされ、符号８で示されている制御モジュールを備えている。制御モジュール８は、壁１０に取り付けられている。制御モジュール８は、ロータ４を回転駆動するために、ステータ３の巻線への供給電力を制御するように設計されている。制御モジュール８は、本明細書においては、電源に接続するためのユニット９、およびシャフト５に直角に延在するように積み重ねられた、いくつかのプリント回路ボード１２、１３、１４を備えている。   Furthermore, the power supply device 1 is mounted on a region in the housing 2 facing a shaft portion 5.3 extending between the rotor 4 and the bearing 7 and includes a control module indicated by reference numeral 8. . The control module 8 is attached to the wall 10. The control module 8 is designed to control the power supplied to the windings of the stator 3 in order to rotationally drive the rotor 4. The control module 8 here comprises a unit 9 for connection to a power source and a number of printed circuit boards 12, 13, 14 stacked to extend at right angles to the shaft 5. .

プリント回路ボード１２、１３、１４は、シャフト５を通過させるための開口を形成されている。プリント回路ボード１２、１３、１４は、制御部１５および電力部１６を保持している。電力部１６は、プリント回路ボード１２と１３とで画定される空間内に延在している（電力部を、さらに、またはそれに代えて、プリント回路ボード１３と１４との間に配置することもできる）。電動モータに最も近いプリント回路ボード１２は、磁界センサ１７を備えている。磁化部分１９を備えた円盤１８が、磁界センサ１７に対向しながら回転するように、シャフト５に取り付けられている。円盤１８と磁界センサ１７とは、シャフト５の角度位置を検出するユニットを形成している。   The printed circuit boards 12, 13, and 14 are formed with openings for allowing the shaft 5 to pass therethrough. The printed circuit boards 12, 13, and 14 hold the control unit 15 and the power unit 16. The power section 16 extends into the space defined by the printed circuit boards 12 and 13 (the power section may be arranged between the printed circuit boards 13 and 14 in addition to or instead of the power circuit section 13). it can). The printed circuit board 12 closest to the electric motor includes a magnetic field sensor 17. A disk 18 having a magnetized portion 19 is attached to the shaft 5 so as to rotate while facing the magnetic field sensor 17. The disk 18 and the magnetic field sensor 17 form a unit that detects the angular position of the shaft 5.

この動力供給装置１は、当接面１１を、アクチュエータ１００の本体に押し付けるように、第２のハウジング部分２．２を固定することによって、アクチュエータ１００に取り付けるように設計されている。制御モジュール８が作動しているときに生じる熱を消散させることができるように、ハウジング２、より詳細には第２のハウジング部分２．２、壁１０およびアクチュエータ本体は、熱伝導材料で作られていることが好ましい。このような材料は、例えばアルミニウムなどの金属である。   The power supply device 1 is designed to be attached to the actuator 100 by fixing the second housing part 2.2 so that the abutment surface 11 is pressed against the body of the actuator 100. The housing 2, more specifically the second housing part 2.2, the wall 10 and the actuator body are made of a heat-conducting material so that the heat generated when the control module 8 is operating can be dissipated. It is preferable. Such a material is, for example, a metal such as aluminum.

本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、請求項に定められている本発明の範囲を逸脱せずに、変形実施形態を加えることができることは明白である。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and it is obvious that modified embodiments can be added without departing from the scope of the present invention as defined in the claims.

特に、動力供給装置の構造は、上述の構造に対して相違していてもよい。例えばハウジングは、単一の部分から成っていてもよいし、または３つ以上の部分から成っていてもよい。ロータ−ステータ・アセンブリは、ブラシを備えた電動モータのように作動するように設計されていてもよい。制御モジュールは、必ずしも位置検出器を備えていなくてもよい。電源への制御モジュールの接続手段を、ケーブルなどに置き換えてもよい。   In particular, the structure of the power supply device may be different from the structure described above. For example, the housing may consist of a single part or may consist of more than two parts. The rotor-stator assembly may be designed to operate like an electric motor with a brush. The control module does not necessarily include a position detector. The connection means of the control module to the power source may be replaced with a cable or the like.

なお、上記説明における用語「軸受」は、任意の回転案内ユニット、特に、平面軸受、玉軸受のように回転体を備える軸受、針状ころ軸受またはころ軸受を意味している。   The term “bearing” in the above description means an arbitrary rotation guide unit, in particular, a bearing provided with a rotating body such as a flat bearing and a ball bearing, a needle roller bearing or a roller bearing.

１ 動力供給装置
２ ハウジング
２．１ 第１のハウジング部分
２．２ 第２のハウジング部分
３ ステータ
４ ロータ
５ シャフト
５．１ 第１の端部
５．２ 第２の端部
５．３ シャフト部分
６、７ 軸受
８ 制御モジュール
９ 電源に接続するためのユニット
１０ 壁
１１ 当接面
１２、１３、１４ プリント回路ボード
１５ 制御部
１６ 電力部
１７ 磁界センサ
１８ 円盤
１９ 磁化部分
１００ アクチュエータ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power supply device 2 Housing 2.1 1st housing part 2.2 2nd housing part 3 Stator 4 Rotor 5 Shaft 5.1 1st end part 5.2 2nd end part 5.3 Shaft part 6 , 7 Bearing 8 Control module 9 Unit 10 for connection to power supply Wall 11 Abutment surface 12, 13, 14 Printed circuit board 15 Control unit 16 Power unit 17 Magnetic field sensor 18 Disk 19 Magnetized portion 100 Actuator

Claims (5)

ハウジング（２）を備える動力供給装置（１）であって、前記ハウジング（２）内には、第１の軸受（６）および第２の軸受（７）を介して、それぞれ前記ハウジングに連結されている第１の端部（５．１）および第２の端部（５．２）を有するシャフト（５）に固定されたロータ（４）を囲んでいるステータ（３）が取り付けられており、前記第２の端部は、前記第２の軸受を越えて、前記ハウジングの外側に突き出ており、かつ電子制御モジュール（８）が、前記ロータと前記第２の軸受との間に延在しているシャフト部分（５．３）と対向するハウジング内の領域に取付けられていることを特徴とする動力供給装置。   A power supply device (1) comprising a housing (2), wherein the housing (2) is connected to the housing via a first bearing (6) and a second bearing (7), respectively. A stator (3) is mounted surrounding a rotor (4) fixed to a shaft (5) having a first end (5.1) and a second end (5.2). The second end projects beyond the housing beyond the second bearing and an electronic control module (8) extends between the rotor and the second bearing. A power supply device, characterized in that it is mounted in a region in the housing opposite the shaft portion (5.3). 前記第２の端部（５．２）は、前記電子制御モジュール（８）が取付けられている壁（１０）の外面（１１）から突き出るように延在しており、前記壁（１０）は、熱伝導材料からなっている、請求項１に記載の動力供給装置。   The second end (5.2) extends so as to protrude from the outer surface (11) of the wall (10) to which the electronic control module (8) is mounted, the wall (10) The power supply device according to claim 1, which is made of a heat conductive material. 前記電子制御モジュール（８）は、積み重ねられた状態で、前記シャフト（５）と直角に延在しており、かつ前記シャフト（５）が通過する開口を備えている、いくつかのプリント回路ボード（１２、１３、１４）を備えている、請求項１に記載の動力供給装置。   Several printed circuit boards, wherein the electronic control module (8), in a stacked state, extends at right angles to the shaft (5) and has an opening through which the shaft (5) passes. The power supply device according to claim 1, comprising (12, 13, 14). 前記プリント回路ボード（１２、１３、１４）のうちの２つのプリント回路ボード間に画定される空間に、電力部（１６）が保持されている、請求項３に記載の動力供給装置。   The power supply device according to claim 3, wherein a power section (16) is held in a space defined between two printed circuit boards of the printed circuit boards (12, 13, 14). 前記ステータに最も近いプリント回路ボード（１２）上にマウントされた磁界センサ（１７）と、磁化部分を有しており、かつ前記磁界センサ（１７）とともに、前記シャフト（５）の角度位置を検出するユニットを形成するように、前記磁界センサに対向しながら回転する、前記シャフト（５）に取り付けられた円盤（１８）とを備えている、請求項３に記載の動力供給装置。   A magnetic field sensor (17) mounted on a printed circuit board (12) closest to the stator and a magnetized portion, together with the magnetic field sensor (17), detects the angular position of the shaft (5). A power supply device according to claim 3, comprising a disk (18) attached to the shaft (5) that rotates while facing the magnetic field sensor so as to form a unit to perform.
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